人教版必修一 實驗探究加速度與力、質(zhì)量的關系 課件 （共34張） (1).ppt

2實驗 探究加速度與力 質(zhì)量的關系 自主閱讀 自我檢測 一 加速度與力的關系1 根據(jù)日常的觀察 同一個物體 受到的作用力越大 產(chǎn)生加速度就越大 同樣的力作用在不同質(zhì)量的物體上 質(zhì)量小的物體加速度大 因此我們可以假設力與加速度成正比 力與質(zhì)量成反比 2 探究加速度與力的關系的基本思路 保持物體的質(zhì)量不變 測量物體在不同的力的作用下的加速度 分析加速度與力的關系 3 實驗數(shù)據(jù)的分析 為了直觀地判斷加速度a與力f的數(shù)量關系 我們以a為縱坐標 f為橫坐標建立坐標系 根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標系中描點 如果這些點在一條過原點的直線上 說明a與f成正比 自主閱讀 自我檢測 二 加速度與質(zhì)量的關系1 探究加速度與質(zhì)量的關系的基本思路 保持物體所受的力相同 測量不同質(zhì)量的物體在這個力作用下的加速度 分析加速度與質(zhì)量的關系 2 實驗數(shù)據(jù)的分析 根據(jù)經(jīng)驗 在相同力的作用下 質(zhì)量越大 加速度越小 我們從最簡單的情況入手 檢驗是否 a與m成反比 實際上就是檢驗是否 a與成正比 我們以a為縱坐標 為橫坐標建立坐標系 根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標系中描點 如果這些點在一條過原點的直線上 說明a與成正比 即a與m成反比 自主閱讀 自我檢測 三 制定兩個實驗方案時的兩個問題1 實驗需要測量的物理量 物體的加速度 物體所受的力和物體的質(zhì)量 2 測量物理量 1 測量質(zhì)量 質(zhì)量可以用天平測量 自主閱讀 自我檢測 3 測量合力 平衡摩擦力 如圖所示 小車在運動中受細繩的拉力 打點計時器的阻力和長木板的摩擦力作用 由于打點計時器的阻力和長木板的摩擦力難以測量 因此小車的合力難以測量 實際操作中常采用平衡摩擦力的方法將實驗簡化 即將木板遠離滑輪的一端墊高 使小車在不受拉力作用時能拖動紙帶沿木板勻速下滑 以平衡各種阻力 此時小車的合力等于繩的拉力 小車合力的近似 在盤和重物的總質(zhì)量比小車的質(zhì)量小很多時 小車的合力近似等于盤和重物的總重力 自主閱讀 自我檢測 四 怎樣由實驗數(shù)據(jù)得出結論在本實驗中 我們猜想物體的加速度與它所受的力成正比 與質(zhì)量成反比 然后根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出a f圖象和圖象 若多次測量 每次實驗的點都可以擬合成直線 這些直線都近似通過原點 說明實際的規(guī)律很可能就是兩物理量存在正比關系 自主閱讀 自我檢測 1 正誤辨析 1 本實驗研究的是物體所受的某一個力與物體加速度的關系 解析研究的是物體所受的合力與加速度的關系 而非某一個力 答案 2 實驗假設應該從最簡單的情況進行猜想 解析先檢驗最簡單的假設 如果不成立 再檢驗其他的復雜的猜想 答案 3 實驗中作直線擬合的方法是讓每個點都要在一條直線上 解析作直線擬合的方法是較多的點在一條直線上 其他不在直線上的點均勻分布在線的兩側 答案 自主閱讀 自我檢測 4 多次進行實驗 得到的結論一定是準確的 解析多次實驗得到的結論仍然具有猜想和推斷的性質(zhì) 只有根據(jù)這些結論推導出的很多新結果與事實一致時 這樣的結論才真正正確 答案 自主閱讀 自我檢測 2 在研究物體的加速度 作用力和質(zhì)量三個物理量的關系時 我們用實驗研究了小車 在質(zhì)量一定的情況下 加速度和作用力之間的關系 又研究了 在作用力一定的情況下 加速度和質(zhì)量之間的關系 這種研究物理問題的科學方法是 a 建立理想模型的方法b 控制變量法c 等效替代法d 類比法解析研究三個或三個以上物理量間的關系時通常采用控制變量法 答案b 探究一 探究二 實驗過程情景導引在探究加速度與外力間的關系時 得到的圖象如圖中甲和乙所示 則出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因是什么 要點提示甲圖說明平衡摩擦力時 木板傾角過大了 即拉力f 0時 已產(chǎn)生加速度 此加速度是由小車重力的分力形成的 乙圖說明平衡摩擦力不夠或根本沒有平衡摩擦力 因為當拉力增大到一定程度時才產(chǎn)生加速度 探究一 探究二 知識歸納1 實驗器材小車 砝碼 小桶 沙 細線 一端附有定滑輪的長木板 墊木 打點計時器 交流電源 紙帶 刻度尺 天平 2 實驗原理 1 應用紙帶測加速度 在小車后面安裝一條通過打點計時器限位孔的紙帶 接通打點計時器電源后釋放小車 打出一條紙帶 然后 根據(jù)在勻變速直線運動中連續(xù)相等的時間間隔t內(nèi)的位移之差 x at2求出加速度 探究一 探究二 探究一 探究二 3 實驗步驟 1 用天平測出小車的質(zhì)量m 并把數(shù)值記錄下來 2 按右圖所示的裝置把實驗器材安裝好 3 平衡摩擦力 在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊 多次移動木塊位置 直到輕推小車 使小車在斜面上運動時可保持勻速直線運動為止 探究一 探究二 4 在小桶里放入適量的沙 在小車上加放適量的砝碼 用天平測出小桶和沙的質(zhì)量m 并記錄下來 接通電源 放開小車 待打點計時器在紙帶上打好點后取下紙帶 5 保持小車的質(zhì)量不變 改變沙和小桶的質(zhì)量 按步驟 4 再做5次實驗 6 在每條紙帶上選取一段比較理想的部分 算出每條紙帶對應的加速度的值并記錄在表格的相應位置 探究一 探究二 7 用縱坐標表示加速度 橫坐標表示作用力 根據(jù)實驗結果畫出小車運動的a f圖象 從而得出a f的關系 8 保持沙和小桶的質(zhì)量不變 在小車上加放砝碼 重復上面的實驗 求出相應的加速度 并設計表格如下 根據(jù)實驗結果畫出小車運動的圖象 從而得出a m 的關系 9 整理實驗器材 結束實驗 探究一 探究二 典例剖析 例1 用如圖所示的裝置研究在作用力f一定時 小車的加速度a與小車質(zhì)量m的關系 某位同學設計的實驗步驟如下 a 用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝沙子的質(zhì)量 b 按圖裝好實驗器材 c 把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小桶 d 將電磁打點計時器接在12v電壓的蓄電池上 e 先放開小車 再接通電源 打點計時器在紙帶上打下一系列點 并在紙帶上標明小車質(zhì)量 探究一 探究二 f 保持小桶及桶中沙子的質(zhì)量不變 增加小車上的砝碼個數(shù) 并記錄每次增加后的m值 重復上述實驗 g 分析每條紙帶 測量并計算出加速度的值 h 作a m關系圖象 并由圖象確定a m之間的關系 1 該同學漏掉的重要實驗步驟是 該步驟應排在步驟實驗之后 2 在上述步驟中 有錯誤的是 應修改為 3 在上述步驟中 處理不恰當?shù)氖?應把改為 探究一 探究二 解析實驗中把小桶及桶中沙子的重力看作與小車所受拉力大小相等 沒有考慮摩擦力 故必須平衡摩擦力 電磁打點計時器接在12v電壓的蓄電池上將無法工作 必須接在6v以下交流電壓的學生電源上 實驗時 應先接通電源 再放開小車 作a m關系圖象 得到的是雙曲線 很難作出正確的判斷 必須 化曲為直 改作a 關系圖象 答案 1 平衡摩擦力b 2 ded將 12v電壓的蓄電池 改為 6v以下交流電壓的學生電源 e將 先放開小車 再接通電源 改為 先接通電源 再放開小車 3 ha ma 探究一 探究二 實驗誤差與注意事項情景導引實驗過程中為什么要平衡摩擦力 如何平衡摩擦力 要點提示平衡摩擦力的目的 使小桶和沙子的重力等于小車受到的合力 平衡摩擦力的方法 將不帶定滑輪的一端適當墊高 在不掛小桶的情況下 使小車帶動紙帶 打點計時器打點時 沿長木板恰好做勻速直線運動 探究一 探究二 知識歸納1 誤差分析 1 實驗原理不完善造成系統(tǒng)誤差 實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力 實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力 存在系統(tǒng)誤差 2 測量 操作不夠準確造成偶然誤差 探究一 探究二 2 注意事項 1 實驗中應先接通電源后釋放小車 2 在平衡摩擦力時 不要懸掛小桶 但小車應連著紙帶且接通電源 用手輕輕地給小車一個初速度 如果在紙帶上打出的點間隔均勻 表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡 平衡摩擦力后 在后面的實驗中無論是改變沙桶的質(zhì)量還是改變小車的質(zhì)量 都不需要重新平衡摩擦力 3 改變沙的質(zhì)量過程中 要始終保證沙桶 包括沙 的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 4 作圖時應使所作的直線通過盡可能多的點 不在直線上的點也要盡可能地分布在直線的兩側 但若遇到個別偏離較遠的點可舍去 探究一 探究二 典例剖析 例2 探究加速度與力 質(zhì)量的關系的實驗裝置如圖甲所示 1 當小車 包括車中砝碼 的質(zhì)量m 與砝碼及盤的質(zhì)量m的大小關系滿足時 才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力 探究一 探究二 2 在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中 打出了一條紙帶如圖乙所示 打點計時器打點的時間間隔為0 02s 從比較清晰的點起 每5個點取一個計數(shù)點 量出相鄰計數(shù)點之間的距離 該小車的加速度大小a m s2 結果保留兩位有效數(shù)字 3 右圖是甲 乙兩同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象 形成圖線甲的原因是 形成圖線乙的原因是 探究一 探究二 解析 1 探究加速度與力 質(zhì)量的關系的實驗中 要保證m m 才能保證繩子的拉力約等于m的重力 2 計數(shù)點間時間間隔t 0 1s 間距x1 3 52cm x2 3 68cm x3 3 83cm 3 圖線甲 f 0時 小車就有了加速度 可見是長木板傾角過大 圖線乙 有了拉力時 加速度仍為0 說明未平衡摩擦力或長木板傾角過小 答案 1 m m 2 0 16 3 長木板傾角過大未平衡摩擦力或長木板傾角過小 1 2 3 4 5 1 在利用打點計時器和小車來做探究加速度與力 質(zhì)量的關系的實驗時 下列說法不正確的是 a 平衡摩擦力時 應將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上b 連接砝碼盤和小車的細繩應跟長木板保持平行c 平衡摩擦力后 長木板的位置不能移動d 小車釋放前應靠近打點計時器 且應先接通電源再釋放小車解析選項a中平衡摩擦力時 不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼 或小桶 拴在小車上 選項a說法錯誤 選項b c d符合正確的操作方法 選項b c d說法正確 答案a 1 2 3 4 5 2 在用電磁打點計時器探究加速度與力 質(zhì)量的關系的實驗中 下列做法或者理由正確的是 a 實驗中為了保證安全 應該選用低壓直流電源b 可以將裝有沙子的小桶用鉤碼代替 這樣會使實驗更加方便c 實驗結果不用a m圖象 而用a 圖象 是為了便于根據(jù)圖象直觀地進行判斷d 平衡摩擦力 的本質(zhì)就是讓小車受到的摩擦力為零解析電磁打點計時器需要的是低壓交流電源 a錯誤 如果用鉤碼代替裝有沙子的小桶進行實驗 不利于調(diào)節(jié)拉力的大小 b錯誤 實驗中處理圖象 一般都是盡量 化曲為直 這樣更容易判斷問題 c正確 小車運動過程中受的阻力是永遠存在的 無法使之為零 故d項錯誤 答案c 1 2 3 4 5 3 多選 如圖所示是某些同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象 下列說法中正確的是 a 形成圖甲的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大b 形成圖乙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小c 形成圖丙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大d 形成圖丁的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小 1 2 3 4 5 解析由題圖甲可以知道 當f 0時 a 0 所以沒有作用力時 小車已經(jīng)有加速度 原因可能是平衡摩擦力時長木板傾角過大 所以a選項是正確的 題圖乙中圖象在a軸上有截距 這是平衡摩擦力時長木板的傾角過大造成的 故b錯誤 由題圖丙可以知道 當f 0時 a 0 原因可能是平衡摩擦力時長木板傾角過小 故c錯誤 題圖丁中圖象在軸上有截距 這是平衡摩擦力時長木板的傾角過小造成的 所以d選項是正確的 答案ad 1 2 3 4 5 4 多選 在探究加速度與力 質(zhì)量的關系實驗中 關于小車所受的合力 下列敘述正確的是 a 小車所受的合力就是所掛小盤和砝碼的重力b 小車所受的合力的大小等于托盤和砝碼通過細繩對小車施加的拉力c 只有平衡摩擦力之后 小車所受合力才等于細繩對小車的拉力d 只有平衡摩擦力之后 且當小車的質(zhì)量遠大于托盤和砝碼的總質(zhì)量時 小車所受合力的大小可認為等于托盤和砝碼的重力大小 1 2 3 4 5 解析托盤與砝碼的重力不可說成是小車所受的合力 選項a錯誤 由于小車下滑必受摩擦力作用 平衡摩擦力之后 實際上是m gsin ff 小車所受合力才等于細繩的拉力 選項b錯誤 c正確 只有當小車質(zhì)量m 遠大于托盤與砝碼質(zhì)量m 即m m 時 細繩中的拉力大小才近似等于托盤和砝碼的重力大小 也只有平衡了摩擦力之后 小車所受合力大小才近似等于托盤和砝碼的重力大小 選項d正確 答案cd 1 2 3 4 5 5 探究加速度與力 質(zhì)量的關系